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摘 要：异种钢焊接为了能获得满意的焊接接头质量,往往要采取比同种钢焊接更为复杂的工艺措施来保证,如果异种钢焊接环境再置于狭小操作空间,在焊接工艺的制定上,就要兼顾考虑在获得满意的接头质量的同时,采取合理的焊接顺序,减小焊接变形,从而最终保证零件的整体制造质量.本文以不压井修井机的一个部件为例来阐述异种钢复合部件在狭小空间的焊接工艺保证.
关 键 词：异种钢狭小空间焊接性焊接工艺
前言
SBY系列不压井修井机是中石化石油工程机械有限公司第四机械厂为油田实现高效,节能,环保的带压作业需求而开发的专业设备,由于特殊作业条件及施工空间的需要,构成该修井机支腿总成的一个重要部件在材料上采用了高强钢（Q550D）与中碳钢（45）的组配,因受制于施工条件,零件结构空间设计相对狭小,给产品焊接制造提出了很高要求.
1.产品的工艺加工性分析
1.1.从产品采用材料看,该零件采用了高强钢（Q550D）与中碳钢（45）的异种钢组焊形式,由于异种钢母材的化学成分,金相组织,物理性能及力学性能都有较大的差异,两者焊接需要选择合理的焊缝金属填充熔合,采取一定的特殊工艺措施才能获得满意合格的焊接接头,满足设计需要.考虑异种钢焊接工艺时必须根据特定的条件来确定焊接方法,焊接材料,工艺参数以及其它措施.
1.2.从产品结构角度看,该零件为箱型结构,内部设计有多个加强筋板,焊缝数量多,相邻焊缝距离近,坡口角度大,焊接热量集中,产品极易产生变形；由于受现场施工条件限制,产品内部设计操作空间位置狭小,不利于有效施焊.在制定整体焊接工艺时,要兼顾考虑在获得满意接头质量的同时,有效设计多个工艺操作视孔,扩大焊接操作空间,同时采取合理的焊接顺序,减小焊接变形,才能达到最终保证部件整体制造质量的目的.
2.Q550D与45焊接工艺制定
2.1.Q550D焊接性分析
参考Q550D的化学成分,得出此类钢的碳当量Cep>0.45%,焊接时有淬硬倾向,焊前应适当预热.为保证受热均匀,零件装配、点焊后,应用采取整体预热的方式,预热温度150-200℃,以防止裂纹的产生,减少应力.预热后应及时进行焊接,层间温度控制在150-170℃.焊后为消除焊接内应力,提高构件稳定性,应进行焊后热处理.
2.2.45号钢焊接性分析
由于45号钢含碳量高,焊接易产生裂纹倾向,一般在焊接前应进行预热处理,在焊接后应进行消除焊接应力的热处理.
通过对两种材料的焊接性分析,结合单位现有的几种焊接方法,选用了几种焊接材料进行多项焊接工艺评定,确定了两钢种以下焊接工艺：
表1Q550D+45工艺参数
3.产品整体焊接工艺制定
3.1.先将部件按要求半整体组对成框架结构（上方盖板先不组对）,组对过程中将需点固的位置先用氧在点焊部位母材周围100mm范围内预热160℃（冬季温度可适当加高,用以补偿热量损失）后点焊,用红外线测温仪随时检测温度.
3.2.在保证异种钢接头质量的同时,采取合理的焊接顺序,减小焊接变形,从而最终保证部件的整体制造质量.
3.2.1.由于部件内部1处位置形成整体框架后不易施焊,需在封盖前用氧对同类位置的1处焊缝母材预热160℃后进行焊接,焊接完成后封点组对上盖板.
图1焊接顺序图
3.2.2.将整体点完后的部件送入热处理炉中整体预热160℃+20,出炉后平放置焊接架上,开始对同类位置的2（Q550D+45）,3（Q550D+Q550D）焊缝进行焊接；两个位置的焊缝完成后,将部件90度翻转,对同类位置焊缝8进行焊接,完成后再次90度翻转,对同类位置4,5焊缝进行焊接,整个焊接过程采用对称交叉焊接,以减小热量的不均匀分布,对轴套处（45钢）焊缝完成后需立刻用石棉布盖住进行保温缓冷,防止焊接裂纹的产生.
3.2.3.由于完成同类位置2-5焊缝后,部件温度已降低,需二次进炉整体预热160℃+20,出炉后快速依次对同类位置焊缝6,7进行焊接,焊接顺序采取左右,上下对称焊接.
3.2.4.焊后热处理为了改善接头的组织和性能,消除部分焊接残余应力,并促进焊缝金属中的氢逸出,防止焊接裂纹的产生,提高部件稳定性,部件焊后需及时进炉进行焊后保温及去应力处理.
3.2.5.对焊缝进行磁粉探伤,合格后转入下道工序.
4.结语
通过制定合理的焊接工艺方案,产品质量在加工过程中得到了保证,产品质量稳定,全面满足质量及生产进度要求,为不压井修井机整机质量提供了有力保证,为“石油四机”品牌赢得了很好的市场信誉度.